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北京时间2024年9月10日17时23分，美国太空探索技术公司（SpaceX）利用猎鹰9号运载火箭成功将龙飞船和4名宇航员发射升空，正式执行“北极星黎明”（Polaris Dawn）任务。该任务将美国亿万富翁贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）及其他3人送入近地轨道，开展为期5天的太空飞行，并成功进行了世界首次商业太空行走。9月15日15时37分，龙飞船在美国佛罗里达州附近海域溅落，“北极星黎明”任务完满结束。这次任务是SpaceX“北极星”计划的第一次飞行。该计划得到艾萨克曼的资助，将执行3次太空载人飞行并驻留轨道，同时实施出舱活动任务。
艾萨克曼打开了“天行者”出舱口，进入太空，完成太空行走
猎鹰9号发射后不久，火箭的一级和二级成功分离。随后，火箭的一级成功降落在大西洋的无人回收平台上。发射12分钟后，飞船与火箭顺利分离，继续飞向太空。随后，飞船升轨至一个椭圆轨道，其近地点距离地表约190千米，远地点约1400千米，来到了范艾伦辐射带（Van Allen radiation belt）的内部区域。地球的磁层捕获高能辐射粒子，并保护地球免受太阳风暴和不断流动的太阳风的影响。这些被捕获的粒子形成2条辐射带（即范艾伦辐射带），外辐射带为距离地球13000～60000千米的范围，而内辐射带为距离地球1000～12000千米的范围。这些辐射带对太空飞行构成了挑战。其中的高能辐射粒子可能会损坏航天器的电子设备并对宇航员的健康造成威胁。此外，对于长期任务或超越低地球轨道的任务来说，辐射暴露令人担忧。而“北极星黎明”任务最高到达约1400千米的轨道高度，这将让机组人员进入范艾伦辐射带内部，使他们受到比在低地球轨道更高水平的辐射。为了降低风险，航天器设计人员采用了多种屏蔽技术，并规划了任务轨迹，以尽量减少在辐射最强的区域停留。此外，宇航员的暴露情况也受到密切监控，以确保其所受的辐射量在安全范围内。SpaceX“北极星黎明”任务将提供有关辐射环境对人类和航天器系统影响的宝贵数据，为未来的月球、火星及更远地方的任务提供参考。
“北极星黎明”任务的机组人员在太空中通过一束激光与星链（Starlink）卫星联通，成功地在社交平台X上发布了一篇推文，其中包括这张照片。这说明在太空中，飞船与星链卫星之间可以建立通信。这是本次飞行任务中的一个重要实验成果。图中从左到右，依次是吉利斯、艾萨克曼、斯科特·波特（Scott Poteet）、安娜·梅农（Anna Menon）。
抵达太空后不久，机组人员开始了为期两天的预呼吸过程（pre-breathe process），以防出现减压病，同时逐渐降低龙飞船的舱内压力和增加氧气浓度，促进氮气从机组成员的血液中逐渐排出。出舱发生在北京时间9月12日18时10分左右（即本次太空飞行的第三天）。为在预定轨道实现太空行走，飞船先下降到了距离地球约700千米的轨道上。由于执行此次任务的龙飞船没有气闸舱，一旦打开舱门，整个飞船就暴露在太空中，因此4名宇航员都须先换上由SpaceX设计的新一代舱外宇航服。龙飞船与国际空间站（ISS）对接的端口，在这次任务中被改造为“天行者”（Skywalker）出舱口——设有梯子、把手和踏板，保证宇航员在舱外活动时的安全。此外，约3.67米（12英尺）长的系绳也会牢牢地将出舱的宇航员固定在飞船上。艾萨克曼率先走出飞船，并在舱外待了十几分钟。艾萨克曼头盔上的摄像机记录了他进入太空的每一步。随后，莎拉·吉利斯（Sarah Gillis）出舱，同样在舱外待了十几分钟。他们完成了SpaceX舱外宇航服的性能测试。
与SpaceX的新一代舱外宇航服（右图）相比，NASA的舱外宇航服（左图）显得很臃肿。新一代舱外宇航服是目前舱内宇航服的升级版，但在关键区域进行了增强和改进。新功能包括通过新关节增强机动性、带显示屏的头盔和面罩，以及易于制造的纺织材料。这种宇航服不仅轻便灵活，而且还能在太空的严酷环境中保护宇航员。
整个太空行走任务持续了约2个小时。值得说明的是，为了保证2名非职业宇航员的安全，他们都没有完全离开舱门。按照SpaceX的计划，在轨期间，机组人员还将进行科学研究，进一步促进人类的健康，以及对未来长期太空飞行时人类健康的了解。SpaceX“北极星黎明”任务是自1972年阿波罗登月任务以来人类旅行的最远距离，同时，这次任务也是一个完全由非职业宇航员参与的飞行任务，这是否意味着商业太空旅行已日臻成熟？在“北极星”计划中，第三次载人飞行任务将使用星舰（Starship）。基于星舰强大的运输能力，未来是不是会有更多的人有机会实现“太空漫步”？
本文摘编自《科学世界》2024年第10期，文章内容略有删改。
新媒体编辑 | 周濛
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